基于有限元的挠性光电互联印制板内光纤热应力分析

针对玻璃光纤埋入挠性光电印制板光纤的热应力问题。建立了挠性光电印制板三维有限元分析模型,在SnAgCu无铅焊料回流焊接工艺条件下,采用有限元热力学分析方法,利用Comsol软件分别对挠性光电印制板内部光纤埋入矩形、U型、梯形三种槽型结构时光纤的热应力值进行了研究。分析结果表明,光纤最大热应力出现在光纤两端区域;埋入无涂覆层玻璃光纤时,采用U型槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值是116. 8 MPa,为三种结构中的最小;埋入涂覆层玻璃光纤时,采用矩形槽埋入光纤,光纤所受最大热应力值最小为100. 99 MPa;三种槽型结构内光纤端面在X、Y、Z三个方向的最大位置偏移量均小于1μm。研究结论对设计挠性光电印制板光纤埋入结构具有一定的参考价值和指导意义。     

高温熔体流出槽缺陷分析和结构与工艺创新设计

通过高温熔体流出槽使用寿命短的原因分析,查找流出槽在结构与制造工艺上的缺陷。在流出槽夹套设计冷却水导流板、增大冷却水进口的管径等结构创新设计,用熔模铸造成型大构件、调整铸件材料、增加去应力退火等制造工艺改造,消除了流出槽在设计上严重缺陷。     

埋入光纤刚挠结合光电印制板结构参数优化

为优化埋入光纤刚挠结合光电印制板结构参数,减小内部光纤的应力和偏移量,将光纤应力和偏移分别作为目标函数,结合响应面法（RSM）和非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对刚挠结合光电印制板结构参数进行双目标优化。建立了埋入光纤刚挠结合光电印制板的有限元分析模型,并对其施加热固耦合载荷;利用RSM得到了内部光纤的应力和偏移量的拟合模型与回归方程;基于光纤最大应力和最大偏移量这两个目标最小的原则,采用NSGA-Ⅱ对埋入光纤刚挠结合光电印制板结构进行优化设计,得到了优化后的Pareto解集,并验证了优化解集的准确性。     

铝合金滚边仿真方法与工艺参数影响分析

为解决铝合金滚边过程中出现的难以成型、开裂等缺陷及验证铝合金包边模型和分析解决铝合金板件滚边过程中的所受应力大小问题,首先对固定型和压紧型两种滚边仿真建模方法的合理性进行对比研究。其次,在压紧边界条件下对铝合金滚边前的初始工艺参数—圆角大小、翻边高度、滚轮大小等因素对铝合金板件所受应力大小的影响进行了研究分析。结果表明,压紧型边界条件更符合实际滚边过程;通过选择合理的初始工艺参数,可以有效降低铝合金覆盖件滚边时所受应力大小。     

钻杆螺纹的结构优化与有限元模拟

钻杆螺纹破坏的主要原因是钻杆所受的交变载荷大,产生了较大的应力集中。为缓解内螺纹小端应力集中,在钻杆（如普通钻杆、方钻杆等）上设计和使用了应力减轻槽结构,这些钻杆在使用过程中取得了良好的效果。基于螺纹牙的强度计算公式,用ANSYS软件建立了钻杆螺纹连接有限元分析模型,对有应力减轻槽的钻杆螺纹接触处进行应力分析,并和普通螺纹进行了对比,结果表明加应力减轻槽的钻杆螺纹所受应力大大减小,有益于延长钻杆的使用寿命。     

太阳能电池层压机的有限元分析与优化

在太阳能电池板的封装过程中,层压机的上下箱体受到大气的压力,容易产生变形,因此要具有足够的强度和刚度.同时为了减少工作过程中能量的消耗及设备的制造成本,应尽量简化设备的结构.利用有限元方法对层压机的上下箱体进行了分析,并对其结构提出了相应的优化方案.优化后的结果与现有设备相比,结构更为简单,箱体工作过程中所受的最大应力和最大变形都减少了,并且能够节省约0.5t钢材.     

熔锥型光纤耦合器流变成形的工艺敏感性研究

基于理论与实验研究,建立了光纤耦合器熔融拉锥过程的粘弹流变力学模型,并给出了光纤耦合器非均匀温度场条件下的流变过程数值分析,获得了拉锥速度、熔融温度等流变工艺参数对器件应力分布与器件性能的影响规律。特别是熔融温度对器件应力分布的影响极为突出,熔融温度变化5℃可导致最大应力变化30%,同截面的应力差值改变20%,温度梯度变化3%可以导致锥区截面的应力差值改变90%。并发现在目前的流变工艺条件下,光纤耦合器易产生耦合区析晶、锥区微裂纹等流变缺陷,目前的流变制造技术与设备难以实现器件的微观结构与折射率均匀分布。该研究为光纤耦合器流变制造工艺与设备的改进、优化提供了基础。     

连杆应力槽双向同步电火花线切割机床设计

针对连杆应力槽的加工效率、设备制造成本、两侧应力槽一致性、恒切深等问题,在单杆切槽机床的基础上,提出了一种双向同步电火花线切割加工应力槽设备。设计了支撑平台、切槽平台、对中平台、适配平台等机械结构,研制了基于STM32F103单片机的专用脉冲电源,开发了基于三菱PLC的控制系统;采用了双向同步切割的加工模式,研究了各因素对切槽宽度的影响;采用了优选参数,研究了样机与单杆切槽机床的加工效率。研究结果表明:电流因素对切槽宽度影响最大,样机能实现对连杆应力槽更高效率的双向同步切割,保证了良好的切槽质量与较低的设备制造成本。     

双管板换热器的设计及制造

针对双管板式3级塔蒸发器在设计及制造过程中存在的问题，对双管板换热器的结构及制造工艺合理设计，效果良好。     

钻杆螺纹的结构优化与有限元模拟

钴杆螺纹破坏的主要原因是钻杆所受的交变载荷大,产生了较大的应力集中.为缓解内螺纹小端应力集中,在钻杆(如钻铤、方钻杆等)上设计和使用了应力减轻槽结构,这些钻杆在使用过程中取得了良好的效果.基于螺纹牙的强度计算公式,用ANSYS软件建立了钻杆螺纹连接有限元分析模型,对有应力减轻槽的钴杆螺纹接触处进行应力分析,并和普通螺纹进行了对比,结果表明,加应力减轻槽的钻杆螺纹所受应力大大减小,有益于延长钻杆的使用寿命.     

端面啮合摆线钢球行星传动啮合副力及强度分析

根据端面啮合摆线钢球行星传动的组成结构及传动原理，建立了摆线槽多钢球啮合副(每球多点接触)的复杂空间力学分析模型。利用力学中的超静定变形协调条件，推导出摆线槽啮合副的最大作用力公式。利用赫兹应力理论推导出摆线槽的接触疲劳应力并绘出其应力变化曲线。其研究结果对该传动的理论研究和应用设计具有重要意义。     

Influence of lamination process on optical fiber sensors embedded in composite material

In the paper we present the results of our research on optical fiber sensors embedded into composite material samples. We investigate the influence of the lamination process, axial orientation of an optical fiber sensor and coating of a fiber on stress monitoring of a composite material. In the paper we present two approaches to the case of composite condition monitoring, using a polarimetric fiber optic sensor as well as fiber Bragg gratings. We also present experimental evidence that interaction between a composite material and fiber optic sensors is very significant and depends on many factors such as fiber optic axial orientation and the coating layer surrounding an optical fiber.     

新型螺旋槽干气密封流固耦合分析*

传统螺旋槽在背风口处有一处明显的低压区,影响螺旋槽的密封性能。为提高传统螺旋槽的密封性能,在传统螺旋槽的基础上提出一种新型螺旋槽结构。该槽型在传统螺旋槽的背风处一侧并列了一个槽根半径不同短槽,且两槽的槽深相等,形成一个槽根较长的新型螺旋槽结构。通过建立传统螺旋槽与新型螺旋槽的几何模型,利用ANSYS仿真软件对2种槽型进行数值模拟。结果表明,新型螺旋槽的开启力、泄漏量及刚度等干气密封性能均优于传统螺旋槽。对流固耦合下的密封环进行应力、变形分析,对比2种槽型密封环在相同操作参数下的流固耦合应力、变形等的差异。计算结果表明：随着转速与入口压力的增加,2种槽型的动、静环最大应力、变形量均呈现上升趋势,且动环的最大应力、变形量始终大于静环,新型螺旋槽的最大应力、变形量始终大于传统螺旋槽。     

O形橡胶密封圈密封性能的有限元分析

利用ANSYS建立了液压系统中液压缸用O形橡胶密封圈的二维轴对称模型,分析计算了O形密封圈缸筒和轴套的间隙、密封轴套槽口倒角半径、O形密封圈的截面尺寸、橡胶材料参数、初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响。结果表明:O形密封圈缸筒和轴套的间隙对剪切应力的影响很大;轴套沟槽宽度、O形密封圈的截面尺寸和橡胶材料参数对密封面最大接触压力的影响很大;初始压缩率对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都很大;对于本文分析的结构,在其它条件不变的情况下密封轴套槽口倒角半径对密封面最大接触压力和剪切应力的影响都不大;分析结果验证了长期使用的经验设计。     

旋转组合密封圈表面结构对密封性能的影响

为研究旋转组合密封圈表面结构对密封性能的影响规律,对方圈表面分别加工单槽和双槽等不同表面结构,利用ABAQUS仿真分析不同表面结构的旋转组合密封圈在完成过盈安装与流体加载后的应力及接触压力分布,并研究油槽宽度变化对组合密封性能的影响。仿真结果表明:在过盈安装与流体加载情况下,O形圈的最大von Mises应力均有所减少,而带槽密封圈最大von Mises应力都出现增长,且过盈安装状态下应力增幅较大;带槽密封圈接触面被油槽分为多段,每段接触压力曲线相似,而接触压力均有不同程度的增大;方圈最大von Mises应力值在过盈安装状态下随着宽度增加而增大,在流体加载状态下随着宽度增加有不同程度的减小。方圈表面增加油槽有利于在动密封面上形成多个动压润滑区域,对增强密封性能、改善润滑条件具有一定作用,但增加油槽后会增大方圈应力,增加疲劳损坏风险。     

液压缸往复密封圈表面接触应力监测研究

在液压缸中，往复动密封圈表面接触应力是决定其密封有效性的关键，但由于在工作过程中对往复密封表面接触状态进行监测的难度很大，因此对其变化规律仍缺乏深入了解。针对这一问题，以液压缸活塞杆Y形密封圈为对象，通过有限元仿真分析密封圈内唇磨损对密封圈表面接触应力的影响，确定密封圈表面接触应力的最佳监测部位；采用光纤光栅传感器(FBG)进行密封槽表面接触应力监测试验，通过铺设于密封槽的FBG传感器采集应力数据，得出密封圈周向和轴向接触应力均随内唇磨损增加呈现先增大后减小的趋势，与仿真结果一致；接触应力对密封磨损程度变化的响应灵敏度会随密封压力的增加而增大。研究结果为液压缸实际运行过程中往复动密封状态的监测提供了依据。     

刀具槽型结构对切削过程影响的仿真研究

建立了切削过程的仿真模型,分析了改变刀具断屑槽型参数凸台高度和断屑槽宽深比对切削过程的影响。仿真结果对刀具断屑槽型的设计或选用具有参考价值。     

搪玻璃设备许用应力的探讨

搪玻璃层是搪玻璃设备的强度薄弱环节,但现有设计大都仅考虑了金属基体的强度,对搪玻璃层的强度没有关注。结合搪玻璃设备制造和运行中常常出现的裂纹或爆瓷等现象,借助有限元分析法和破坏性试验测试,初步探讨了搪玻璃设备的许用应力。结果表明,单纯依靠金属基体的总体薄膜应力进行搪玻璃设备的强度校核并不能确保搪玻璃层的安全,还必须考虑搪玻璃层的最大主应力。一般搪玻璃层的最大主应力出现在与金属基体最大主应力相同的位置,且搪玻璃层的最大主应力略高于金属基体的总体薄膜应力。故实际设计中必须同时兼顾金属基体和搪玻璃层的强度,并取1．2～1．5倍的金属基体总体薄膜应力作为搪玻璃层的最大主应力进行校核为宜,同时对设备高应力区还有必要通过结构优化来降低金属基体与搪玻璃层的应力水平。     

碳纤维机载电磁屏蔽机箱制造工艺研究

某机载电磁屏蔽机箱对重量的控制要求严苛,因此采用碳纤维复合材料制造该机箱。文中论述了该碳纤维机载电磁屏蔽机箱的制造工艺过程,即对该整体成型机箱的制造工艺流程进行了介绍,并对模具设计、铺层设计、金属预埋件精确定位、表面金属化等关键技术进行了详细讨论。与相同结构的铝制机箱相比,该碳纤维机箱的质量减轻了约30%,并通过了电磁屏蔽性能测试以及振动、盐雾、湿热、温度冲击等环境适应性试验验证,完全满足设计和使用要求。